JPS61217902A - 磁気記録情報の再生方法及び再生用ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、高密度に記録された磁気記録情報を検出し再
生するのに適用して好適な磁気記録情報の再生方法及び
再生用ヘッドに関する。

〈従来の技術〉 従来、磁気記録装置に用いられてきた磁気ヘッドによる
磁気記録の再生は、磁気記録媒体から発生する磁束を高
透磁率のヘッド磁性体が導き、磁束の時間変化を上記ヘ
ッド磁性体に巻き付けたコイルの両端に発生する電圧と
して検出する方法や、記録媒体から発生する磁場によっ
てヘッド磁性体の磁化の方向が変化するときのその磁化
変化を磁気抵抗効果や磁気光学効果を用いて検出するこ
とによっている。前者の方法による再生用の磁気ヘッド
は、最も一般的に用いられているヘッドで、コイルに発
生する誘導起電力で信号を検出するタイプのものであシ
、また後者の方法によるものは磁化変化を検出するタイ
プのヘッドであるが、とｎらのヘッドでは、ヘッド磁性
体は記録媒体から発生する磁場に対応した磁化変化を示
すのみであり、動作機構から分類すれば受動素子といえ
るものである。磁気記録装置において、特に高密度に記
録さｎた情。

報を検出するためにはヘッドの感度を増大させるこ占が
望ましいのであるが、上記の受動素子的な動作のヘッド
にあっては、記録媒体から発生する磁場によって引き起
むされる以上にヘッド磁性体の磁化変化が生ずることは
ない。

そこで、この対策の一方法として、特願昭５９−７８３
５７号、５８−８７５５７号によって次のように磁気バ
イアスを加えるようｌこした方法によるヘッドが提案さ
ｎている。

第５図はこｔ’＋＋を示すためのもので、磁場によるバ
イアスを加えた光再生磁気ヘッドの原理的構成図であ）
、１は記録媒体、２はその記録磁化の向きを示している
。また、３はヘッド磁性膜％４はヘッド磁性膜３の磁化
の向き、５は外部から加えらｎるバイアス用の磁場％６
は入射光（入射光路）、７は出射光（出射光路）である
。なお、８，９及び１０は夫々Ｘ方向、Ｘ方向及び２方
向を示す。上記の提案に係るものの原理は、次のような
ものである。すなわち、第５図のように、ヘッド磁性体
として、−軸磁気異方性を有する単磁区構造の磁性薄膜
パターンを用い、異方性磁場以上の外部磁場（バイアス
磁場）５で磁化困難軸方向に磁化を飽和させた後、外部
磁場５を取ＩＯ１磁化容易軸方向に磁化が回転する場合
記録媒体１から発生する磁場のみが磁化回転の駆動力と
して作用するので、原理的には無限小の磁場を検出でき
るというものである。これによｎば、記録媒体から発生
する磁場によって引き起こされる以上にヘッド磁性体の
磁化を変化登せることができる。

しかし、かかるヘッドの場合にも、ヘッド磁性体の一軸
磁気異方性が分散している場合には必ずしも信号磁場方
向に磁化が反転しない場合を生じたシ、また、磁気異方
性エネルギーや静電エネルギー（形状や磁化の大きさに
依存する）が大きくなシすぎた場合には、極端に大きな
バイアス磁場が必要となる等の問題を生じる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は、上述のような点ｌこ鑑みてなされたもので、
ヘッドの感度の増大を図る場合に、上記の如き制約を解
消し得、しかも磁気記録媒体から発生する信号磁場によ
って誘起されるヘッド磁性膜の磁化変化をよシ一層増加
させて高出力化し得るよう、すなわち記録媒体から発生
する磁場に対応したヘッド磁性体の磁化変化をよ多大き
くし得るようにする再生方法及び再生用ヘッドを提供す
ることを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明に係る磁気記録情報の
再生方法は、磁性薄膜ヘッドを間欠的に加熱冷却しなか
ら磁気記録情報を再生することを特徴とし、また再生用
ヘッドは。

磁気薄膜ヘッド心、この磁性薄膜ヘッドを間欠的に照射
するレーガ照射装置七を備えていることを特徴とする。

く実　施　例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は熱バイアス磁気ヘッドの構造図であシ、また第２
図伽）〜第２図←）はこの熱によるバイアスを導入した
磁気ヘッドにおける熱バイアス、信号磁場、ヘッド磁性
膜の磁化の夫々の時間変化を示し、第３図はヘッド磁性
膜加熱温度の上限とヘッド磁性膜の磁化が信号磁場によ
って変化する量の関係を示す。

第１図において　３１はその温度の上限をヘッド磁性体
のキューリ一点近傍とするような成る温度範囲内で加熱
及び冷却が繰）返えさｎるヘッド磁性膜、１１は透明ブ
ロック、１２は加熱用の光ビーム、１３は反射鏡であシ
、その他の符号については前記第５図の場合と同様であ
る。

上記ヘッド磁性膜３′は、中ユーリ一温度が室温以上で
２方向１０に一軸磁気異方性を持つ強磁性体薄膜である
。

一般に強磁性体は温度上昇に伴い磁化（Ｍｓ）％結晶異
方性定数（Ｋ）共に低下するが、ｌｔ！晶異方性定数（
Ｋ）の減少率の方が磁化（Ｍｓ）の減少率よりもはるか
に大きいため、キューリ一点直下の温度領域では透磁率
（μ）が増加する。このため、第１図に示すように、ヘ
ッド磁性膜３′に高エネルギーのビーム光１２を照射す
るようにしている。すなわち、キュＩＪ一温度直下まで
加熱した方が室温の場合よシも信号磁場に対して感応し
易くなるので１そのように感応し易くするべく、光ビー
ム１２の照射を行なうようにする。なお、ビーム光１２
は図示しないレーザ照射装置から与えられるようになっ
ており、従って第１図の再生用の熱バイアスヘッドはレ
ーザ照射装置を備えている。このようにしてヘッド磁性
膜３ａの磁化が信号磁場の方向に整列した状態を作り、
とｎ８検出すれば高感電の磁気ヘッドが形成できるが、
この場合、第１図のヘッドは単に上記のように加熱する
に留まらず、以下のようにヘッド磁性膜３′ヲ間欠的に
加熱及び冷却する。すなわち１間欠的に加熱、冷却しな
がら再生するという方法を採っている。

ヘッド磁性膜３′の磁化の方向については。

これは、ヘッド磁性膜の周囲にコイルを巻きこのコイル
の両端に発生する電圧を検出する電磁誘導型による方法
、ヘッド磁性膜の磁気抵抗効果を用いるＭＲ型による方
法、そして図示のように、偏光を照射しその反射光また
は透過光の偏鶴面の回転を検出して求める方法（磁気光
学効果法）等を適用できるが、いずれの方法によるとき
も、温度がキューリ一点直下まで上昇すると、出力に関
してはそれは極端に低下してしまう。従って、上述のよ
うに加熱はするが、磁化の方向を検出する時点では、ヘ
ッド磁性膜３１の温度はできる＠シ低い方が望ましい。

そこで、第１図のヘッドでは、前記のビーム光１２８間
欠的なパルスとし、ビーム光１２が照射されていないと
きにはヘッド磁性膜３１の温度が室温付近まで低下する
ように設定さｎている。このようにすれば、上述したい
ずれの方法によっても、高温状態で整列した磁化の方向
を、室温付近の磁化の大きさに対応した出力でもって、
感度良く検出できる。

更ｌこ、この場合、ヘッド磁性膜３−の温度変化をでき
るだけ大きくとることが効果的であり、ヘッド磁性膜３
′をペルチェ素子等の冷却素子で冷すようにすることは
、再生出力を増大させ、かつ光の間欠の間隔を狭くし高
速応答性をもたらす上で大きな効果がある。

もし、冷却素子の冷却能力が大きければ、室温以下にキ
ューリ一温度が存在するような強磁性材料をヘッド磁性
膜として採用することも可能であると共に、加熱によっ
て達する温度の上限も室温以下とすることができるので
熱サイクルによる特性の劣化も少なくすることができる
。また、一方、加熱温度の上限をキューリ一点以上と設
定した場合には、ヘッド磁性膜の冷却過程では以下のよ
うな磁化機構が起こる。

すなわち、第１図に示すように、ビーム光１２によって
間欠的に照射する場合、ヘッド磁性膜３′のパターンよ
りも大きなスポット径の光ビーム１２では、光強度分布
はビームの中心が最も高いがウス形分布となるためにヘ
ッド先端部（記録媒体１に近い部分）の温度が低く、従
って、まず、冷却過程では、このヘッド先端部からキュ
ーリー＠度以下に冷えていくとさになる。一方、記録媒
体１から発生する信号磁場については、その媒体面に垂
直方向の２方向１０で指数関数的に減衰するので、ヘッ
ド磁性膜３１の先端部が最も磁化し易い場所となる。こ
こで、キューリ一温度以上に加熱さｎている領域は、常
磁性となっているため、上述のようにヘッド先１部が磁
化する場合には何ら影響を及ぼさない。すなわち、ヘッ
ド先端部の磁化の方向は、第１図の場合２方向１０に一
軸異方性をもっているので上向きかまたは下向きのいず
ｎかの方向だけを取り得るが、このどちらの状態を取る
かを決めるエネルギーは信号磁場だけである。

また、ヘッド磁性膜３′の一軸異方性が２方向１０と完
全に平行でない場合であっても、この状況は同様である
。

次に、ヘッド磁性膜３１が上述のようにその先端部から
冷えていき、ヘッド磁性膜３′がキューリ一温度以下に
冷える領域が２方向１０に拡大していく場合には、先に
磁化したヘッド先端部の磁化と、これに隣接した新たに
中ユーリ一点以下に冷却した部分の磁化との間には、互
に平行に整えようとする交換相互作用が働き、信号磁場
上共にキューリ一点以下に冷えた領域の磁化を信号磁場
の方向に整えようとする。このためヘッド磁性膜３１の
磁化の変化は層全体に及び、磁化変化に伴う再生出力は
飽和出力となるのである。

このように、熱バイアスを加え、ヘッド磁性膜３１の温
度をキューリ一点近傍と中ユーリ一点よ）も充分低い温
度範囲で上下させ、ヘッドの磁化を信号磁場方向に整い
易くできるようにし、感度を向上させることができる。

従来の方法では記録ビットから発生する信号磁場に追従
して変化する磁化のみを検出したのに対し、上記熱バイ
アス磁気ヘッドによる再生の場合り、ヘッド磁性膜３１
の飽和磁化に対応した変化量を検出することができ、し
かも、この場合、ヘッド磁性膜３１材料としては従来用
いられている軟磁気材料である必要はなくなシ、既述し
た如〈従来の場合、磁気異方性エネルギーが大きいとき
問題を生ずるが。

磁気異方性エネルギーの大きい材料でも原理的に問題な
く使うこともできる。すなわち、Ｍｌ　−８７−ｐ　Ｍ
Ｈ−Ｂｉ−Ｃｕ合金もしくはＢｉ添加ＹＩＧのように磁
気光学効果は大きいが磁気異方性エネルギーも大きく、
従来は硬磁性材料としてしか利用できなかった材料も磁
気光学効果を用いたヘッドとして利用でき、かつ。

磁気異方性の大きい材料の方が単一磁区構造を得易いの
で、異方性の分散や磁壁の発生ｌこよる誤動作、あるい
はノイズを低減することもできる。また＆　Ｃ０−Ｎｊ
金合金ようにＭＲ効果は大きいが磁気異方性エネルギー
も大き〈従来ＭＲヘッドとして利用されなかった材料も
Ｍｌ’ｔヘッドとして利用することができるようにもな
る。

次に、上記ヘッド磁性膜３１等の寸法、材質などを例示
しつつ、第２図及び第３図を参照して具体例を述べる。

第１図に示す構造において、ヘッド磁性膜３−とじて、
ｌＸ３Ｘ５μｍのＹ＊、ｓａ　　ＢＬｌ＊Ｆｅａ、ｓ虞
　ｋｔｏ＋・ｔＱ＋、ｚ単結晶を用いた。ヘッド磁性膜
３１はキューリ一温度が２４０℃であシ、膜内面にＩ　
Ｘ　１０　ｅｒｇ　／ｃｃの誘導磁気異方性が付与さ７
している。記録媒体１に対向した面は１×３μｍの面で
ある。

ヘッド磁性膜３′の側面から直径１０　ｐｍの加熱用の
パルスレーザ光（波長６３２８１　）　’５２’照射す
る。光ビームの縁は記録媒体１に対向したヘッド磁性膜
３′の端に重なるように設定する。この加熱用レーザパ
ルスのパワー及びパルス間隔を制御することで、ヘッド
磁性膜３′の温度を第２図に示すようなサイクルで変化
させる。なお、本実施例では、加熱レーザパルスの間隔
を図示の如く信号磁場の間隔（波長の半分）の４としで
ある。原理的には。

加熱用レーザパルスの間隔が信号磁場の間隔のる以下で
あれば信号再生は可能である。

記録媒体ｌは０．５μ溝厚の８０ａｔ、優Ｃｏ　−２０
ａｔ、４Ｃｒ垂直磁化薄膜８０．５μ溝厚のパーマロイ
裏打ち層上に形成したテープであシ、基板としてはポリ
エチレンを用いている。そして、この垂直磁化膜Ｉこ対
し、補助磁極励磁形の単極ヘッドでトラック幅５μｍ％
記録とット長１μｍのビットを連続して書き込んだ。

再生に当っては、第１図に示すような光路で波長６３２
８１のし〜ザ光を透過し、ヘッド磁性膜３′の磁化変化
をファラデー効果による偏光面の回転として検出する。

偏光はＳ偏光であシ、図示の如く、入射光６が配備媒体
１に対向したヘッド面に蒸着された反射鏡によって反射
し出射光７の方向に出射するとき、これを用いてヘッド
磁性膜３°の磁化に比例した回転角が得られる。

第２図（ａ）には熱バイアスの、第２図（ロ）には記か
媒体１から発生する信号磁場の、また第２図（Ｃ）には
ヘッド磁性膜３′の磁化変化の時間的変化が示されてい
るが、本実施例ヘッドを用いた場合に得られる再生出力
は、偏光面の回転角がヘッド磁性膜３′の磁化に比例す
るために、上記出射光７８偏光子を通して検出すｆｔ＃
：１′、第２図（Ｃ）中のヘッド磁化の時間変化と同一
の波形の光強度となる。ここで、ヘッド磁化が＋Ｍｓの
時に得らｎる再生出力’Ｅ＝＋Ｅｓ。

−Ｍｓの時は−Ｅｓ　　であるとすると１本実施例の場
合には十Ｅｓが連続して３回続けば＋Ｈの信号磁場が１
ビット分検出さｆＬ、−Ｅ９が連続して３回続けば−Ｈ
の信号磁場が！ビット分検出されたことになる。また、
実際には、信号磁場が＋Ｈから−Ｈへと変化する領域で
は、ヘッド磁化がランダムに反転する可能性があるので
、再生に際しては、ヘッド磁化が＋Ｍ５をとるか−ＭＳ
をとるかを検出するのは第２図（Ｃ）中に符号１４で示
すようなビットの中央部分の成る一定時間領域内とする
ことが望ましい。なお、かかるビットを検出するための
任意の時間領域はウィンドウ（再生信号検出領域）と呼
ばれ、デジタル磁気記録においては、一定の規準信号（
クロックと呼ぶ）に連動設定さｎるものであシ、特に本
実施例ヘッドにおいてのみ新たに必要とされるものでは
ない。

また、上述した如くに再生出力を得るべく偏光面の回転
を検出するとき、このような系でヘッド磁性膜に対し熱
バイアスを加えない場合には信号磁場の検出ができなか
ったが、レーザパルスによる加熱及び冷却サイクルを取
り入れることでａ和磁化変化に相当するファラデー回転
角が得らｎ、ヘッドの高感度化が達成さｎた。

第３図には、上記実施例ヘッドの加熱温度の上限を変化
させた場合におけるヘッド磁化変化量ΔＭ（信号磁場に
よって変化するヘッド磁化／飽和磁化）を示す。加熱温
度がＴｃ以上では６Ｍ−１，すなわち信号磁場によって
変化するヘッド磁化は飽和磁化となシ、従って＠和磁化
の変化に相当する再生出力が得らｎている。ところが、
加熱温度がＴｃ以下となると６Ｍは減少し始め、加熱温
度の上限が２００℃以下ではΔＭ＝０となシ、再生出力
は無くなってしまう。すなわち、加熱しない場合に比べ
れば、加熱高温の上限が若干低くても加熱する方がヘッ
ドの高感度化を達成できることがわかる。

なお、加熱温度をキューリ一点以上とする相へ　宕（−
ｎ　−＆　７１ＪＩ←）　譲廖１ｒ迫磨ん宜ｌすること
は無益である。

第４図は他の実施例を示すもので、前記実施例に諸ける
再生用ヘッドの冷却効率を高め高速応答を可能とし、か
つヘッド磁性膜の磁化変化領域を拡大するよう図示のよ
うな円板状のヘッドとした場合である。すなわち、ヘッ
ド磁性体は円板状の、前記実施例と同様の強磁性体薄膜
てあり、円板の円周の一部分が記鎌媒体に接触あるいは
隣接する位置関係を保ちつつ回転するようになってお）
、記鎌媒体から発生する磁束を検出する場合、円板上の
記録媒体に隣接する付近の領域だけを加熱し、この加熱
された部分は円板が回転している間に冷却するようにし
、このようにして間欠的に加熱冷却しながら再生するよ
うにする。

第４図を参照して説明すると、作製した円板状のヘッド
磁性膜３＠は、スパッタリングで形成したドーナツ形状
の０．２μｍ厚のＣ０ＣｒＦｅｄ４薄膜である。なお１
図中１５はヘッド磁性膜３１回転方向を示し、他の符号
については第１図と同様である。

上記ヘッドの円周の一部は、第４図に示すように記録媒
体１すなわち磁気テープに接して回転しており、記録ト
ラック近傍のヘッド磁性膜３１はレーザ光でＣｏＣｒＦ
ａ０４の千ユーリー＠度（〜１５０℃〕以上に加熱され
る。そして、このキューリ一温度以上に加熱されたヘッ
ド磁性膜３ｍの部分は回転して記録トラック上を通過す
るときに中ユーリ一温度以下に冷却される。

上記冷却過程で、ヘッド磁性膜３１の磁化は記録媒体１
から発生する信号磁場方向にそろうので、ヘッドの円周
上には第４図の斜線で示したようＩこ信号磁場と同一方
向に磁化さｎた領域が拡大する。この磁化さｎた領域を
充分に冷却した後、すなわち回転した後で前記実施例と
同様に磁気光学効果−こよって磁化の方向を検出する。

第４図の熱バイアス磁気ヘッドでは、波長６３２８Ｘの
Ｐ偏光、Ｂ’ＣｏＣｒＦ’ｅＯ。

膜に斜め−こ照射し、カー回転角を検出している。

記録媒体またる磁気テープとして前記実施例と同様にビ
ット長１μｍの記録をした垂直磁化Ｃｏ−Ｃｒ膜を用い
た場合、ヘッド円板の回転数が３００Ｏｒｐｍ　Ｏ時に
ＩＱＭＨ，Ｏ信号を再生した。この時の磁気光学回転角
は約０．３ｄｅｇであった。また、熱バイアスを加えな
い場合には、　Ｃｏ　Ｃｒ　Ｆｅ０ａ　　膜は保磁力が
４０００ｅと大きく磁気光学効果による信号再生は不可
能であった。

〈発明の効果〉 以上のように１本発明による磁気記録情報の再生方法及
び再生用ヘッドによ九ば、熱バイアスを加え、ヘッド磁
性膜を加熱、Ｉｖ却することによシヘッドの一気を信号
磁場方向に整い易くでき、このため特にヘッド磁性膜の
磁化変化を検出するタイプのヘッド、例えば磁気光学効
果を用いたヘッドやＭＲヘッド等の感度を向上させるこ
七ができるし、また加熱及び冷却サイクルを充分早めｎ
ば、コイルに発生する誘導起電力で信号を検出するタイ
プのヘッドにおいても高感度化が図れ、従来の如く信号
磁場に追従して変化する磁化のみを検出するのでなく、
ヘッド磁性膜の飽和磁化に対応した変化量を検出するこ
とができ、原理的ｌこけ無限小の磁場を検出できる等の
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁気記録情報の再生方法及び再生用ヘ
ッドの一実施例を示す熱バイアス磁気ヘッドの構造及び
動作説明図、第２図（ａ）はその熱バイアス、第２図（
ｂ）は信号磁場、第２図（Ｃ）はヘッド磁性膜の磁化の
時間変化を夫々示す特性図、第３図はヘッド磁性膜加熱
温度の上限とヘッド磁性膜の磁化が信号磁場によって変
化する量の関係を示す図、第４図は他の実施例を示す回
転円板形状の熱バイアス磁気ヘッドの構造及び動作説明
図、第５図は従来の磁場によるバイアスを加えた光再生
磁気ヘッドを示す図である。 図面中、ｌは記録媒体％２は記録磁化の向き。 ３１．３°はヘッド磁性膜、６Ｆｉ入射光（光路）。 ７は出射光（光路）、ｌＯは２方向、１１は透明ブロッ
ク、１２は加熱用ビーム、１３は反射鏡、１４は再生信
号検出領域（ウィンドウ）。 １５はヘッド磁性膜回転方向である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性薄膜ヘツドを間欠的に加熱冷却しながら磁気
   記録情報を再生することを特徴とする磁気記録情報の再
   生方法。
2. （２）磁性薄膜ヘツドと、この磁性薄膜ヘツドを間欠的
   に照射するレーザ照射装置とを備えていることを特徴と
   する再生用ヘツド。
3. （３）上記磁性薄膜ヘツドが一軸異方性を有することを
   特徴とする特許請求の範囲第（２）項に記載の再生用ヘ
   ツド。
4. （４）上記磁性薄膜ヘツドが回転円板であることを特徴
   とする特許請求の範囲第（２）項に記載の再生用ヘツド
   。